压缩CO 2 储能技术是平抑可再生能源产量波动的可行解决方案,具有巨大的发展前景。目前面临的主要挑战是如何实现低压CO 2 的高密度储存。为了摆脱低压CO 2 液化储存和大规模洞穴储存带来的工程应用限制,本文提出了一种新型吸附跨临界压缩CO 2 储能系统。采用Fe-MOR(0.25)作为吸附剂,在298 K和0.1 MPa下CO 2 的储存密度可达390.94 kg/m 3 。基于热力学第一定律和第二定律进行热力学模拟。结果表明,设计条件下系统往返效率、火用效率和储能密度分别为66.68 %、67.79 %和12.11 kWh/m 3 。敏感性分析结果表明:高压罐储压和储温对系统具有复合效应,是影响系统性能的关键参数;临界点泄压会引起系统性能突变;换热器效率、压缩机和涡轮等熵效率的提高对系统性能有正向影响。
至少从19世纪起,物理系统的热力学和综合性质之间的关系一直是一个主要的理论兴趣。在过去的半个世纪中,随着数字设备的充满活力的成本爆炸,它也变得越来越重要。重要的是,现实世界中的计算机对它们的工作方式遵守多个物理约束,从而影响其热力学特性。此外,其中许多约束都适用于大脑或真核细胞等自然存在的计算机和数字系统。最明显的是,所有此类系统都必须使用尽可能少的自由度来快速完成计算。这意味着它们远非热平衡。此外,许多数字和生物学的计算机都是模块化的分层系统,对其子系统之间的连通性具有很强的限制。又一个例子是,要简化其设计,数字计算机必须是由全球时钟控制的定期流程。在20世纪的计算热力学分析中都没有考虑这些约束。随机热力学的新领域提供了正式的工具,用于分析受所有这些约束的系统。我们在这里争辩说,这些工具可以帮助我们在更深层次的水平上了解物理系统的基本热属性与它们执行的计算有关。
抽象的电池能量转换在推进储能和转换技术方面是至关重要的,这是可持续能源系统的主题。这项研究深入研究了电池操作的基础热力学原理,探讨了储能,释放和转换的复杂过程。通过检查电池内的电化学反应,该研究强调了如何有效地存储和转换能量,重点是关键参数,例如熵,焓和吉布斯自由能。对这些热力学特性进行了研究对于优化电池性能,提高能量密度和提高整体效率至关重要。该研究调查了包括锂离子,固态和下一代电池在内的各种电池化学分配,以揭示其热力学行为的复杂性。此外,它解决了影响电池寿命和安全性的热管理和降解机制的挑战。本文强调了热力学在推动电池技术创新方面的重要性,旨在开发更高效,可靠和可持续的储存解决方案,这对于可再生能源和电动移动性的未来至关重要。
给定任意开放量子系统的演化,我们制定了一种通用且明确的方法来将系统的内部能量变化分离为与熵相关的贡献和不引起熵变化的部分,分别称为热量和功。我们还通过为系统的给定轨迹开发一个通用动力学方程来证明热量和功可以进行几何和动力学描述。该方程的耗散部分和相干部分仅对热量和功做出贡献,其中强调了反非绝热驱动的功贡献的特殊作用。接下来,我们定义系统不可逆熵产生的表达式,该表达式不明确依赖于周围环境的属性;相反,它取决于系统的一组可观测量(不包括其哈密顿量),并且与内部能量变化无关。我们用三个例子来说明我们的结果。
1个清洁能源工艺(CEP)实验室,化学工程系,伦敦帝国学院,伦敦SW7 2AZ,英国2个国家可再生能源实验室,15013年,丹佛西部公园大道,戈尔登,美国公司80401,美国3月3日,美国工程系3新加坡5号机械与航空航天工程学院清洁技术循环637141,南南技术大学,南南大街50号,639798,新加坡6伯明翰伯明翰化学工程中心,伯明翰大学伯明翰大学,埃德格巴斯顿大学,伯明翰B15 2TT,Unterning Kingnom Aerospace Center(Instuction)伯明翰大学,伯明翰大学,伯明翰大学(Edgbaston) Pfaffenwaldring 38-40,斯图加特70569,德国8工程研究所,中国科学院(CAS),北京100190,中国人民共和国∗
热力学系统通常保存能量和粒子数等量(称为电荷)。通常假设电荷相互交换。然而,不确定性关系等量子现象依赖于可观测量的交换失败。非交换电荷如何影响热力学现象?这个问题在量子信息理论和热力学的交叉点上出现,最近传遍了多体物理学。电荷的非交换已被发现会使热态形式的推导无效,减少熵的产生,与本征态热化假设相冲突等等。本期观点调查了非交换电荷量子热力学的主要成果、机会和相关工作。未解决的问题包括一个概念难题:有证据表明,非交换电荷可能在某些方面阻碍热化,而在其他方面增强热化。
自 19 世纪以来,动态物理系统的热力学和计算特性之间的关系一直是理论界关注的焦点,随着数字设备的能量成本在过去半个世纪中呈爆炸式增长,这一关系也具有越来越重要的实际意义。现实世界计算机最重要的热力学特征之一是,它们在有限的时间内以许多快速(共同)演化的自由度运行,远离热平衡。这种计算机还必须几乎始终遵守对其工作方式的多种物理约束。例如,所有现代数字计算机都是周期性过程,由全局时钟控制。另一个例子是,许多计算机都是模块化、分层系统,对其子系统的连接性有严格的限制。这种特性既适用于自然产生的计算机(如大脑或真核细胞),也适用于数字系统。现实世界计算机的这些特征在 20 世纪对计算过程热力学的分析中是不存在的,这些分析侧重于准静态慢速过程。然而,随机热力学领域在过去几十年中得到了发展——它提供了分析具有真实计算机特征的系统的形式化工具。我们在此认为,这些工具以及随机热力学领域目前正在开发的其他工具可能有助于我们在更深层次上理解动态系统的基本物理特性与其执行的计算之间的关系。
强度和温度之间的关系对于信息各种身体过程至关重要。随着电力被转移到系统中或从系统中传递,它会影响小工具的温度,从而改变其国家。这种相互作用对于诸如热发动机和制冷等知识程序并不是最关键的,但是在知识现象以及截面过渡,化学反应和气体的行为以及这种探索中,我们将在探索中表现出重要的功能。我们将主要研究能源,主要在热的形式内影响控制这些相互作用的温度和原理的能量。将探索包括独特的温暖能力,潜在的温暖和热力学定律,从而提供有关功率如何影响温度变化和系统达到热平衡的方式的洞察力。通过研究这些原则,我们可以更高地绘制关闭驱动数量在众多热条件下的计数数字的基本机制。
核物理和高能物理的一个关键目标是从粒子物理的标准模型出发,描述物质的非平衡动力学,例如在早期宇宙和粒子对撞机中。通过格点规范理论框架,经典计算方法在这一任务中取得了有限的成功。格点规范理论的量子模拟有望克服计算限制。由于局部约束(高斯定律),格点规范理论具有复杂的希尔伯特空间结构。这种结构使平衡和非平衡过程中与储层耦合的系统的热力学性质的定义变得复杂。我们展示了如何使用强耦合热力学来定义功和热等热力学量,强耦合热力学是最近在量子热力学领域蓬勃发展的框架。我们的定义适用于瞬时淬灭,即在量子模拟器中进行的简单非平衡过程。为了说明我们的框架,我们计算了在与 1 + 1 维物质耦合的 Z 2 格子规范理论中淬灭期间交换的功和热。作为淬灭参数的函数,热力学量证明了相变。对于一般的热状态,我们推导出量子多体系统的纠缠汉密尔顿量(可用量子信息处理工具测量)与平均力的汉密尔顿量(用于定义强耦合热力学量)之间的简单关系。
未转化的反应物。在此步骤中,氢气可从混合物中分离出来,并在反应中重新使用。在未来以氢气为主要能源载体的情况下,分离和/或纯化能量昂贵的氢气将变得更加重要。[1–3] 一种有前途的方法是使用由吸氢金属(如钯和钯合金)制成的氢选择性膜。[4,5] 此类膜的渗透性取决于两侧的表面性质(解离/复合)和本体渗透性(扩散和溶解度)。[4] 人们已经进行了大量研究,以寻找比钯具有更高渗透性的廉价材料(例如钒、铌、钽及其合金[6–10]),然而,昂贵的钯和钯基合金由于其良好的表面性质仍然是优越的膜材料。 [5,11] 如果可以修改诸如钒基合金等廉价材料的表面性质以匹配钯的性质,它们将彻底改变该技术。尽管这个目标相当简单,但是对于这些理想的表面性质仍然存在知识缺口。大多数著作引用了表面科学的概念,描述了氢的物理吸附、解离(屏障)和化学吸附。[12] 但是,需要额外的步骤 - 跳跃到亚表面位点和相邻的本体位点 - 才能充分模拟渗透过程。尽管如此,由于步骤之间的复杂相互作用,建模的预测能力有限 [4,6,13],更重要的是 - 由于缺乏原位氢分析,只能通过与非常基础的实验(渗透动力学,例如参考文献 [14])进行比较才能进行实验验证。Baldi 等人已经证明了电子能量损失谱可以作为纳米颗粒中本体氢的分析方法。 [15] 在本文中,我们进一步开发了通过反射电子能量损失谱 (REELS) 原位探测氢化物薄膜表面氢含量的方法。该方法应用于实验方法,其中可以有意改变膜的表面性质并在操作条件下确定其氢含量。我们通过直接观察 Pd/V 复合膜中渗透对氢含量的依赖性证明了限速步骤的存在。建模得出了各个层的相关性,从而可以将结果与从氢吸收中获得的结果联系起来
